Warmte opwaarderen met exergie

Elke warmtestroom die een hogere temperatuur heeft dan de omgeving bevat exergie: het vermogen om arbeid te leveren. Hoe hoger het temperatuurverschil, hoe groter de exergie. Met deze exergie kan omgevingswarmte worden ‘opgepompt’ naar een hoger temperatuurniveau. Ook kan zij gebruikt worden om juist warmte aan de omgeving te onttrekken. In het eerste geval spreken we over een warmtepomp, in het tweede geval over een koelmachine. Beide mechanismen werken op dezelfde manier.

Thermo-akoestiek

Er zijn verschillende principes van warmte gedreven warmtepompen/koelmachines. Een daarvan is om met warmte mechanische energie te genereren in de vorm van geluidsgolven. Met deze geluidsgolven is het mogelijk om warmte te ‘pompen’. Dit heet thermo-akoestiek. Dit is vooral aantrekkelijk als de aandrijvende warmte op een duurzame manier kan worden gewonnen.

Verwarming en koeling met zonnewarmte

Moderne zonnecollectoren kunnen warmte van een hoog temperatuurniveau genereren. Hierbij is ook het exergiegehalte dus relatief hoog. Deze (duurzame) zonnewarmte is geschikt om een gebouw direct te verwarmen in de winter en met een warmtepomp/koelmachine te koelen in de zomer. Bij gelijktijdige warmte- en koudevraag (zoals in het tussenseizoen) kan onttrokken warmte opgeslagen worden en wanneer gewenst gebruikt worden.

SOlar ThermoAcoustic Cooling (SOTAC)

Het startende bedrijf Sound energy B.V. heeft een prototype van een zon gedreven thermo-akoestische warmtepomp (4 kW koudevermogen) ontwikkeld, genaamd SOlar ThermoAcoustic Cooling (SOTAC). Saxion Facilitair Bedrijf gaat mogelijk een deel van de nieuwbouw in Enschede verwarmen met hoog temperatuur zonnecollectoren en koelen met de SOTAC. Zo kan dit prototype getest worden.

SOTAC in twee fases

Het inzetten van de SOTAC gebeurt in twee fases:
1. Het gevraagde koelvermogen bedraagt 114 kW. Omdat de stap van 4 kW naar 114 kW te groot is, wordt eerst een pomp van 20 kW gebouwd en getest. Hierbij worden de opschalingseffecten van 4 kW naar 20 kW vastgesteld.
2. Bij gunstige testresultaten bouwt Sound energy B.V. een full-scale SOTAC. Om de toepassing succesvol te maken, is een zorgvuldige thermodynamische, technische en regeltechnische inpassing in het huidige installatie- en gebouwontwerp nodig. Hieraan kunnen verschillende opleidingen en lectoraten een bijdrage leveren. Vervolgens wordt de SOTAC een jaar gemonitord, om zo de energieprestatie, betrouwbaarheid, geluidseffecten en efficiency vast te stellen.

Gewenste eindresultaat:

Een goede start van de SOTAC, en daarmee van Sound Energy. Minder gebruik van fossiele brandstoffen en minder CO2-uitstoot. Een duurzaam schoolgebouw voor Saxion, wat bijdraagt aan de duurzaamheidsambities van Saxion en de gemeente Enschede.

Looptijd:

Oktober 2014 – oktober 2016

Partners:

  • Saxion, lectoraat Duurzame Energievoorziening
  • Sound Energy B.V.
  • ARUP
Betrokken onderzoekers